DE3102398A1 - VOLTAGE AND TEMPERATURE STABILIZED CONSTANT CURRENT SWITCHING - Google Patents

VOLTAGE AND TEMPERATURE STABILIZED CONSTANT CURRENT SWITCHING

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DE3102398A1
DE3102398A1 DE19813102398 DE3102398A DE3102398A1 DE 3102398 A1 DE3102398 A1 DE 3102398A1 DE 19813102398 DE19813102398 DE 19813102398 DE 3102398 A DE3102398 A DE 3102398A DE 3102398 A1 DE3102398 A1 DE 3102398A1
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Description

PHA.1046 *~ 16.1.81PHA.1046 * ~ 1/16/81

"Spannungs- und temperaturstabilisierte Konstantetromque liensehaltung""Voltage and temperature stabilized Konstantetromque service attitude "

Hintergrund der Erfindung. Background of the invention .

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet vonThe invention is in the field of

Konstantstromquellenschaltungen und bezieht sich insbesondere auf eine Konstantstromquellenschaltung mit sowohl Spannungs- als auch Temperaturstabilisierung.Constant current source circuits and relates in particular to a constant current source circuit with both voltage and temperature stabilization.

Typische aus dem Stand der Technik bekannte Konstantstromquellenschaltungen sind in den USA-Patentschriften 3 714 543, 3 886 435 und 3 962 592 beschrieben.Typical constant current source circuits known from the prior art are in the United States patents 3,714,543, 3,886,435, and 3,962,592.

Diese Patentschriften beziehen sich auf Konstantetrom-10 These patents relate to Konstantetrom-10

quellenschaltungsanordnungen, mit denen ausserdem eine gewisse Form von Temperaturausgleich erhalten wird, um den Ausgangsstrom als Funktion der Temperatur zu stabilisieren. Bei diesen bekannten Schaltungen wirdsource circuit arrangements with which also a some form of temperature compensation is obtained to increase the output current as a function of temperature stabilize. In these known circuits

jedoch nicht ein hoher Stabilisierungsgrad in bezug auf 15but not a high degree of stabilization with respect to 15

Speisespannungsänderungen erhalten, so dass sie nicht besonders gut für Anwendung in von Batterien gespeisten Anlagen und für Anwendung in anderen Fällen geeignet ist, in denen wahrscheinlich g 1OSSe Änderungen in derChanges in supply voltage are preserved so that it is not particularly well suited for use in battery-powered systems and for use in other cases where changes in the g 1 OSSe are likely

-„ Umgebungstemperatur sowie in der Betriebsspannung auftreten werden.
Zusammenfassung der Erfindung.- "Ambient temperature as well as in the operating voltage will occur.
Summary of the invention .

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Konstantstromquellenschaltung anzugeben, die einen Ausgangsstrom aufweist, der in bezug auf Speisespannungs- sowie Temperaturänderungen stabilisiert ist.It is an object of the invention to provide a constant current source circuit which has an output current has, which is stabilized with respect to supply voltage and temperature changes.

Weiter hat die Erfindung <±±e Aufgabe, eine spannungs- und temperaturstabilisierte Konstantstromquellenschaltung anzugeben, die eine einfache Bauart aufweist sowie auf zweckmässige Weise wirkt.The invention <±± e task is to specify a voltage and temperature stabilized constant current source circuit which has a simple design and works conveniently carried.

Diese Aufgaben werden bei einer Konstantstromquellenschaltung nach der Erfindung dadurch gelöst, dass ein einziger Differenzverstärker in Vereinigung mitThese tasks are performed with a constant current source circuit solved according to the invention in that a single differential amplifier in association with

130047/0532130047/0532

PHA.1046 fS 16.1.81PHA.1046 fS 16.1.81

Temperatur- sowie Spannungsstabilisierungsschaltungen verwendet wird. Der Differenzverstärkerteil der Schaltung weist eine erste und eine zweite Eingangsklemme auf, wobei die erste Eingangsklemme mit einer Bezugsspannungsschaltung verbunden ist, um eine nahezu konstante Bezugseingangs spannung dem Verstärker zuzuführen, während die zweite Eingangsklemme mit dem Ausgang einer Spannungsstabilisierungsschaltung verbunden ist, die die Änderungen in der der Schaltung zugeführten Speisespannung aus-Temperature and voltage stabilization circuits is used. The differential amplifier part of the circuit has a first and a second input terminal, wherein the first input terminal is connected to a voltage reference circuit is connected to supply a nearly constant reference input voltage to the amplifier, while the second input terminal with the output of a voltage stabilization circuit is connected, which makes the changes in the supply voltage supplied to the circuit

gleicht. Die Differenzverstärkerschaltung enthält ausserdem eine erste und eine zweite Ausgangsklemme, wobei die erste Ausgangsklemme mit dem Eingang einer Temperaturstabilisierungsschaltung verbunden ist, die dazu dient,equals. The differential amplifier circuit also includes a first and a second output terminal, the first output terminal being connected to the input of a temperature stabilization circuit connected, which serves to

die Änderungen in den Eigenschaften der Einzelteile der 15the changes in the properties of the items of the 15th

Schaltung mit Änderungen in der Temperatur auszugleichen, während die zweite Ausgangsklemme des Differenzverstärkers mit dem Eingang der Spannungsstabilisierungsschaltung verbunden ist. Die Spannungs- sowie die Temperaturetabi-Compensate circuit with changes in temperature, while the second output terminal of the differential amplifier with the input of the voltage stabilization circuit connected is. The voltage and temperature tables

2Q lisierungsschaltung arbeiten nach einem Rückkopplungsprinzip, wobei sie je ein Eingangssignal von jeder der zwei Ausgangsklemmen des DifferenzVerstärkers empfangen und je wieder ein Rückkopplungssignal zu dem Differenzverstärker zurückführen, um die gewünschte Stabilisierung zu erhalten. Das Ausgangssignal der Schaltung (ein Ausgangssignal mit konstantem Stromwert) wird in einem Ausgangskreis erzeugt, der mit dem ersten Ausgang des Differenzverstärkers gekoppelt ist.2Q lization circuits work on a feedback principle, taking an input signal from each of the two output terminals of the differential amplifier received and again a feedback signal to the differential amplifier return to obtain the desired stabilization. The output of the circuit (an output with constant current value) is generated in an output circuit connected to the first output of the differential amplifier is coupled.

Durch Anwendung einer Differenzverstärkerkonfi-By using a differential amplifier configuration

3Q guration mit ihren Zweifach ausgeführten Ein- und Ausgangsklemmen können sowohl Temperatur- als auch Spannungsstabilisierung in derselben Schaltung erhalten werden. Eine Hälfte des Differenzverstärkers ist tatsächlich mit der SpannungsstabilIsierungsschaltung gekoppelt, während die andere Hälfte mit der Temperaturstabilisierungsschaltung gekoppelt ist. Das Ergebnis ist eine einfache und zweckmässige, aber doch einen hohen Wirkungsgrad aufweisende Konstantstromquellenschaltung, mit der sowohl eine 3Q guration with its dual input and output terminals Both temperature and voltage stabilization can be obtained in the same circuit. One half of the differential amplifier is actually coupled to the voltage stabilization circuit while the other half is coupled to the temperature stabilization circuit. The result is a simple and expedient, but still having a high efficiency constant current source circuit, with which both a

130047/0532130047/0532

PHA. 1046 *r 16.1.81PHA. 1046 * r 16.1.81

Spannungs- als auch eine Temperaturstabilisierung erhalten werden. Eine derartige Schaltung ist für viele Anwendungen zweckmässig, insbesondere bei von Batterien gespeisten Anlagen, bei denen eine grosse Möglichkeit besteht, dass grosse Änderungen in Temperatur sowie in Betriebsspannung auftreten werden. Kurze Beschreibung der Zeichnung.Stress as well as temperature stabilization can be obtained. Such a circuit is useful for many applications, especially in battery-powered systems where there is a great possibility that large changes in temperature and in operating voltage will occur. Brief description of the drawing .

Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild einerThe only figure shows a circuit diagram of a

spannungs- und temperaturstabilisierten Konstantstrom-voltage and temperature stabilized constant current

quellenschaltung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung.source circuit according to a preferred embodiment of the invention.
Detailed description .

Eine spannungs- und temperaturstabilisierteA voltage and temperature stabilized

Konstantstromquellenschaltung nach der Erfindung zeigt Shows constant current source circuit according to the invention

die einzige Figur der Zeichnung. Eine Speisespannungsklemme empfängt eine Speisespannung V , während einethe only figure in the drawing. A supply voltage terminal receives a supply voltage V, while a

cccc

Erdungsklemme 3 als die Speisespannungsrückführungs- und Bezugsklemme der Schaltung dient.Ground terminal 3 as the supply voltage return and The reference terminal of the circuit is used.

Eine Konstantstromquellenschaltoig enthält eine 20A constant current source switch contains one 20th

Differenzverstärkerschaltung mit Bipolartransistoren Q5 und Q6 vom gleichen Typ, deren Emitterzonen miteinander verbunden sind, damit eine Stromspeisungsklemme des Verstärkers gebildet wird. Ein« erste und eine zweite Eingangsklemme des Differenzverstärkers werden durrch die Basiszonen der Transistoren Q6 bzw. Q5 gebildet, während eine erste und eine zweite Ausgangsklemme des Differenzverstärkers an den Kollektorzonen der Transistoren q6 bzw. Q5 gebildet werden. Die Stromspeisungsklemme am Übergang der Emitterzonen der Transistoren Q5 30Differential amplifier circuit with bipolar transistors Q5 and Q6 of the same type, the emitter zones of which are connected to one another so that a power supply terminal of the Amplifier is formed. A first and a second input terminal of the differential amplifier are passed through the base zones of the transistors Q6 and Q5 are formed, while a first and a second output terminal of the differential amplifier at the collector zones of the transistors q6 and Q5 are formed. The power supply terminal at the junction of the emitter zones of the transistors Q5 30th

und Q6 ist mit der Speisespannun^sklemme 1 über die in Reihe geschalteten Widerstände r6 und R7 verbunden.and Q6 is connected to supply voltage terminal 1 via the in Series connected resistors r6 and R7 connected.

Eine Bezugsspannungsschaltung, die der Basiszone des Transistors q6 eine Bezugs spannung zuführt, enthält zwei in Reihe geschaltete Dioden D1 und D2, die mit gleicher Polarität zwischen der Speisespannungsklemme 1 und der Basiszone des Transistors q6 angeordnet sind. Um eine geeignete Übereinstimmung der Übergänge derA reference voltage circuit which supplies a reference voltage to the base region of the transistor q6, contains two series-connected diodes D1 and D2, which have the same polarity between the supply voltage terminal 1 and the base region of the transistor q6 are arranged. To get a suitable match of the transitions of the

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PHA. 1046 Jjr 16.1.81PHA. 1046 Jjr 16.1.81

_ ρ —_ ρ -

Dioden D1 und D2 mit den verbleibenden Transistorübergängen in der Schaltung sicher zu stellen, werden diese Dioden durch als Dioden geschaltete Transistoren gebildet; diese Technik ist auf dem betreffenden Gebiet allgemeinDiodes D1 and D2 with the remaining transistor junctions To make sure in the circuit, these diodes are formed by transistors connected as diodes; this technique is general in the field concerned

bekannt.known.

Die Spannungsstabilisierungsschaltung, dieThe voltage stabilization circuit that

dazu dient, Änderungen in der Speisespannung auszugleichen, enthält eine Rückkopplungsverstärkerschaltung, die ausserves to compensate for changes in the supply voltage, contains a feedback amplifier circuit that consists of

Bipolartransistoren Q2 und q4 vom gleichen Typ besteht. 10Bipolar transistors Q2 and q4 are of the same type. 10

Die Emitterzone des Transistors Q2 ist mit der Erdungsklemme 3 verbunden, während die Kollektorzone dieses Transistors mit der Basiszone des Transistors q4 verbunden ist. Ein Widerstand R3 ist zwischen der BasiszoneThe emitter zone of the transistor Q2 is connected to the ground terminal 3, while the collector zone is connected to this Transistor connected to the base region of transistor q4 is. A resistor R3 is between the base zone

des Transistors Q2 und der Emitterzone des Transistors q4 15of transistor Q2 and the emitter region of transistor q4 15th

eingeschaltet, während ein Widerstand R4 zwischen der Emitterzone des Transistors Q4 und der Erdungsklemme 3 eingeschaltet ist. Das Eingangssignal an der Rückkopplungsverstärkerschaltung wird der zweiten Ausgangsklemme desturned on, while a resistor R4 between the emitter region of the transistor Q4 and the ground terminal 3 is switched on. The input signal to the feedback amplifier circuit becomes the second output terminal of the

-. Differenzverstärkers an der Kollektorzone des Transistors Q5 entnommen und der Basiszone des Transistors Q2 zugeführt, während das Ausgangesignal des Rückkopplungsverstärkers von der Kollektorzone des Transistors q4 zu der zweiten Eingangsklemme des Differenzverstärkers an der Basiszone des Transistors Q5 zurückgeführt wird.-. Differential amplifier at the collector zone of the transistor Q5 is taken and fed to the base region of transistor Q2, while the output signal of the feedback amplifier from the collector zone of the transistor q4 to the second input terminal of the differential amplifier at the Base region of transistor Q5 is fed back.

Strom wird einem Zwischenstromsummierknoten am Übergang der Kollektorzone des Transistors Q2 und der Basiszone des Transistors Q4 von einer ersten Stromquelle zugeführt, die einen Widerstand R2 enthält, der zwischen der Speisespannungsklemme 1 und der Emitterzone eines Transistors Q1 eingeschaltet ist, wobei die Kollektorzone des Transistors Q1 mit dem Stromsummierknoten der Rückkopplungsverstärkerschaltung verbunden ist. Ausserdem ist ein Widerstand R1 zwischen der Speisespannungsklemme 1 und dem Stromsummierknoten eingeschaltet, um einen Anlassstrom zu erzeugen, wie nachstehend näher erläutert werden wird. Eine zweite Stromquelle, die aus einem Widerstand R5 besteht, der zwischen der Speisespannungs-Current is at an intermediate current summing node Transition of the collector zone of transistor Q2 and the Base region of transistor Q4 from a first current source supplied, which contains a resistor R2 which is between the supply voltage terminal 1 and the emitter zone of a transistor Q1 is switched on, the collector zone of transistor Q1 to the current summing node of the feedback amplifier circuit connected is. There is also a resistor R1 between the supply voltage terminal 1 and the current summing node are turned on to generate a starting current, as explained in more detail below will be. A second current source consisting of a resistor R5 connected between the supply voltage

130Ü47/QS32130Ü47 / QS32

PHA. 10^6 ST 16.1.81PHA. 10 ^ 6 ST 16.1.81

_ Λ _ Λ

klemme 1 und der Emitterzone eines BipolartransistorsrQ3 eingeschaltet ist, wobei die Kollektorzone des Transistors Q3 mit der zweiten Eingangsklemme der Differenzverstärkerschaltung verbunden ist, dient dazu, dem Transistor Qh Kollektorstrom zuzuführen. Der von der ersten und der zweiten Stromquelle gelieferte Strom wird dadurch nahezu konstant gehalten, dass die Basiszonen der beiden Stromquellentransistoren (Q1 und Q3) mit der ersten Eingaiigs-Terminal 1 and the emitter zone of a bipolar transistor r Q3 is switched on, the collector zone of the transistor Q3 being connected to the second input terminal of the differential amplifier circuit, serves to supply the transistor Qh with collector current. The current supplied by the first and the second current source is kept almost constant by the fact that the base zones of the two current source transistors (Q1 and Q3) with the first input

klemme der Differenzverstärkerschaltung verbunden werden, 10terminal of the differential amplifier circuit are connected, 10

weil diese Klemme über die Dioden D1 und D2 auf einer nahezu konstanten Bezugsspannung gehalten wird. Strom wird den Dioden D1 und D2 von einer dritten Stromquelle zugeführt, die aus einem Transistor Q8 besteht, dessenbecause this terminal via diodes D1 and D2 on one is kept almost constant reference voltage. current is supplied to the diodes D1 and D2 from a third current source consisting of a transistor Q8 whose

Kollektorzone mit der Diode D2 an der ersten Eingangs-15 Collector zone with diode D2 at the first input 15

klemme des Differenzverstärkers und dessen Emitterzone mit der Erdungsklemme 3 über einen Widerstand R9 verbunden ist. Ein Steuersignal wird dem Eingang der dritten Stromquelle dadurch zugeführt, dass der Zwischenstromsummierknoten des Rückkopplungsverstärkers mit der Eingangsklemme der tromquelle an der Basiszone des Transistors Q8 verbunden wird.terminal of the differential amplifier and its emitter zone is connected to the ground terminal 3 via a resistor R9. A control signal is applied to the input of the third current source supplied by the fact that the intermediate current summing node of the feedback amplifier to the input terminal of the power source at the base zone of the transistor Q8 is connected.

Änderungen in den Eigenschaften der Einzelteile der Schaltung mit der Temperatur werden von einer Temperaturstabilisierungsschaltung ausgeglichen, die aus einem Bipolartransistor Q7 von einem dem der Transistoren Q5 und q6 des Differenzverstärkers entgegengesetzten Typ besteht. Der Transistor Q7 empfängt ein Eingangssignal von dem ersten Ausgang des Differenzverstärkers über eine Verbindung zwischen der Kollektorzone des Transistors q6 und der Basiszone des Transistors Q7. Ein Widerstand R8 ist zwischen der Basiszone des Transistors Q7 und der Erdungsklemme 3 eingeschaltet, während die Emitterzone des Transistors Q7 unmittelbar mit der Erdungsklemme „ verbunden ist. Eine Rückkopplung für Temperaturstabilisierung wird dadurch erhalten, dass die Kollektorzone des Transistors Q7 wieder mit dem Übergang der in Reihe geschalteten Widerstände R6 und R7 der Differenzverstär-Changes in the properties of the individual parts of the circuit with temperature are controlled by a temperature stabilization circuit balanced by a bipolar transistor Q7 from one of the transistors Q5 and q6 of the differential amplifier of the opposite type consists. The transistor Q7 receives an input signal from the first output of the differential amplifier via a Connection between the collector region of transistor q6 and the base region of transistor Q7. A resistor R8 is connected between the base region of the transistor Q7 and the ground terminal 3, while the emitter region of transistor Q7 is directly connected to the ground terminal ". A feedback for temperature stabilization is obtained by placing the collector region of transistor Q7 back in series with the junction switched resistors R6 and R7 of the differential amplifier

130047/0532130047/0532

PHA. 1Ο*ί6 JiT PHA. 1Ο * ί6 JiT 16.1.811/16/81

kerschaltung verbunden wird.kerschaltung is connected.

Der Ausgangskreis der Konstantstromquellenschaltung besteht aus einem Bipolartransistor Q9 vom gleichen Typ wie der Transistor Q7, dessen Basiszone mit der Basiszone des Transistors Q7» dessen Emitterzone mit der Erdungsklemme 3 und dessen Kollektorzone mit einer Ausgangsstromklemme 2 der Konstantstromquellenschaltung verbunden ist,The output circuit of the constant current source circuit consists of a bipolar transistor Q9 of the same type as the transistor Q7, the base of which with the Base zone of transistor Q7 »its emitter zone with the ground terminal 3 and its collector zone with a Output current terminal 2 of the constant current source circuit connected is,

• Die Stromquellenschaltung nach der Erfindung• The power source circuit according to the invention

wird dadurch wirksam gemacht, dass eine Spannung V deris made effective in that a voltage V der

CCCC

Speisespannungsklemme 1 in bezug auf die Erdungsklemme zugeführt wird. Nach Zuführung dieser pannung fliesst ein Anlassstrom von der Speisespannungsklemme über den Widerstand R1 und die Basis/Emitter-Übergänge der Transistoren Q^ und Q8 zu Erde über ihre Emitterwiderstände Rk bzw. R9· Der durch Rk flieseende Strom erzeugt ein Potential, das für Steuerung der Basis des Transistors Q2 über den Widerstand R3 sorgt. Die Aktivierung des Transistors Q8 wird bewirken, dass ein Strom durch die inSupply voltage terminal 1 is supplied with respect to the ground terminal. After delivery of these oltage a starting current flows from the supply voltage terminal via the resistor R1 and the base / emitter junctions of the transistors Q ^ and Q8 to ground via their emitter resistors Rk and R9 · The tile passing through Rk current creates a potential for controlling the Base of transistor Q2 through resistor R3 provides. Activation of transistor Q8 will cause a current to flow through the in

Reihe geschalteten Dioden D1 und D2 fliesst, wodurch eine Bezugsspannung an den Basiszonen der Transistoren Q1, Q3 und q6 erzeugt wird. Nach dem Anlegen dieser Bezugsspannung liefert jeder dieser Transistoren einen nahezu Series-connected diodes D1 and D2 flow, creating a reference voltage at the base zones of the transistors Q1, Q3 and q6 is generated. After applying this reference voltage, each of these transistors provides almost one

konstanten Ausgangsstrom. Xm stabilen Zustand ist die 25constant output current. Xm is the stable state 25th

Spannung an der ersten Eingangsklemme des Differenzverstärkers an der Basiszone des Transistors Q5 nahezu gleich der Bezugsspannung an der Basiszone des Transistors q6 und ein konstanter Strom wird an der ersten Ausgangsklemme der Differenzverstärkerschaltung erzeugt, um denVoltage at the first input terminal of the differential amplifier at the base region of transistor Q5 is almost equal to the reference voltage at the base region of the transistor q6 and a constant current is applied to the first output terminal generated by the differential amplifier circuit to the

Ausgangstransistor Q9 zu steuern.Control output transistor Q9.

Die Wirkung der Schaltung nach der Erfindung in bezug auf Änderungen in der Speisespannung sowie in der Umgebungstemperatur wird nun beschrieben. Der EffektThe effect of the circuit according to the invention with respect to changes in the supply voltage as well as in the ambient temperature will now be described. The effect

von Änderungen der Speisespannung auf die Wirkung der 35of changes in the supply voltage on the effect of the 35

Schaltung, die z.B. durch eine Abnahme der Speisespannung in der Zeit für eine Batteriespeisung herbeigeführt werden, wird sowohl in dem Differenzverstärker Q5-Q6Circuit that is brought about, for example, by a decrease in the supply voltage over time for battery supply will be in both the differential amplifier Q5-Q6

1300A7/05321300A7 / 0532

PHA. 1046 S?' 16.1.81PHA. 1046 S? ' 1/16/81

als auch in dem RYickkopplungsverstärker Q2-Q4 herabgesetzt. Obgleich der Strom aus den Kollektorzonen der Transistoren Q1 und Q3 bei 'Änderungen in der Speisespannung nahezu konstant bleiben wird, was auf die verhält- ° nismässig stabile Bezugsspannung, die an ihre Basiszonen angelegt wird , sowie auf die Rückkopplung in den Widerständen R2 und R5 zurückzuführen ist, würde eine Änderung in der Speisespannung leicht eine Änderung des Stromes durch den Anlasswiderstand R1 ergeben.as well as in the feedback amplifier Q2-Q4. Although the current from the collector regions of the transistors remain constant Q1 and Q3 at 'changes in the supply voltage virtually, which due to the proportionate ° ately stable reference voltage that is applied to their base zones, as well as to the feedback in the resistors R2 and R5 a change in the supply voltage would easily result in a change in the current through the starting resistor R1.

Wenn von einer abnehmenden SpeisespannungWhen from a decreasing supply voltage

ausgegangen wird, würde der Strom durch den Widerstand R1 abnehmen, wodurch die von dieser Quelle den Transistoren Qk und Q8 zugeführte Basissteuerspannung abnehmen würde. Jede Abnahme des Kollektorstromes im Transistor Qk hatAssuming that the current through resistor R1 would decrease, decreasing the base control voltage applied to transistors Qk and Q8 from that source. Any decrease in the collector current in transistor Qk has

jedoch eine Zunahme der Spannung an der Kollektorzone des Transistors Qk zur Folge, wodurch die Spannung an der Basiszone des Transistors Q5 zunimmt, wobei diese Basiszone die zweite Eingangsklemme des Differenzverstärkers bildet. Dadurch wird wieder bewirkt, dass der Kollek-however, an increase in the voltage at the collector region of the transistor Qk result, whereby the voltage at the base region of the transistor Q5 increases, this base region forming the second input terminal of the differential amplifier. This again has the effect that the collective

torstrom aus dem Transistor Q5 abnimmt, wobei der kombinierte Effekt der Abnahme des Stromes über die Transistoren Qk und Q5 eine Abnahme des der Basiszone des Transistors Q2 zugeführten Basisstroms ergibt. Infolgedessen nimmt der Kollektorstrom im Transistor Q2 ab,gate current from transistor Q5 decreases, the combined effect of the decrease in current through transistors Qk and Q5 resulting in a decrease in the base current applied to the base region of transistor Q2. As a result, the collector current in transistor Q2 decreases,

wobei ein grösserer Prozentsatz des insgesamt in den Stromsummierknoten des Rückkopplungsverstärkers fliessenden Stromes stattdessen in die Basiszonen der Transistoren Qk und Q8 fliessen wird, wodurch die Schaltung wieder inwhereby a larger percentage of the total current flowing into the current summing node of the feedback amplifier will instead flow into the base regions of transistors Qk and Q8, thereby turning the circuit back into

den stabilen Zustand gebracht wird. Auf ähnliche Weise 30the stable state is brought. Similarly 30

werden auch andere Änderungen, die durch Speisespannungsänderungen herbeigeführt werden, in der Gegenkopplungsverstärkerschleife mit den Transistoren Q2, Qk und Q5 ausgeglichen. Other changes brought about by changes in the supply voltage are also compensated for in the negative feedback amplifier loop with transistors Q2, Qk and Q5.

Die Temperaturstabilisierung wird dadurch vergrössert, dass die Schaltung nach der Erfindung derart entworfen ist, dass sie eine möglichst grosse Anzahl reziproker und somit sich ausgleichender Temperaturkoeffi-The temperature stabilization is increased in that the circuit according to the invention is designed so that it contains the largest possible number of reciprocal and thus compensating temperature coefficients

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PHA.1046 / 16.1.81PHA.1046 / 16.1.81

zienten enthält. Bei einer Zunahme der Temperatur nimmt z.B. der Widerstandswert der Widerstände in der Schaltung zu, während die Dioden-(Basis/Emitter-Ubergangs)spannungen der Transistoren abnehmen. Die Schaltung ist aber derart entworfen, dass viele dieser Temperaturkoeffizienten reziprok sind und sich somit gegenseitig ausgleichen. Bei einer Zunahme der Temperatur nimmt z.B. der Widerstandswert des Widerstandes R5 zu, während zu gleicher Zeit diecontains cients. With an increase in temperature, for example, the resistance value of the resistors in the circuit increases to, while the diode (base / emitter junction) voltages of the transistors decrease. However, the circuit is designed in such a way that many of these temperature coefficients are reciprocal and thus balance each other out. With an increase in temperature, for example, the resistance value increases of the resistor R5, while at the same time the

Basis/Emitter-Ubergangsspannung des Transistors Q3 10Base-emitter junction voltage of transistor Q3 10

abnimmt. Eine etwaige Änderung in dem der zweiten Eingangsklemme des Differenzverstärkers von der Kollektorzone des Transistors Q3 zugeführten Ausgangsstrom infolge dieser Änderungen wird aber von einer gleichen Änderungdecreases. Any change in that of the second input terminal of the differential amplifier from the collector zone of the transistor Q3 supplied as a result of these changes, but becomes of the same change

in dem dieser Klemme entnommenen Strom infolge ähnlicher 15in the current drawn from this terminal as a result of similar 15th

Änderungen mit der Temperatur in dem Wert des Widerstandes Rh und der Basis/Emitter-Ubergangsspannung des Transistors q4 ausgeglichen, wodurch der dem Transistor Q5 zugeführte Strom nahezu konstant gehalten wird. Auf ähnliche Weise wenden Änderungen in den Basis/Emitter-TJbergangsspannungen der Transistoren Q1 und Q2 mit der Temperatur sich ausgleichen. An der ersten Eingangsklemme des Differenzverstärkers werden sich die Temperaturkoeffizienten der Diode D2 und des Basis/Ernitter-DiodenübergangsChanges with temperature in the value of resistor Rh and the base-emitter junction voltage of transistor q4 are offset, thereby keeping the current supplied to transistor Q5 nearly constant. Similarly, changes in the base-emitter junction voltages of transistors Q1 and Q2 with temperature will offset each other. The temperature coefficients of diode D2 and of the base / emitter diode junction are applied to the first input terminal of the differential amplifier

des Transistors Q6 ebenfalls ausgleichen, aber die abnehmen-25 of transistor Q6 also equalize, but the decrease-25

de Spannung über der Diode D1 in Vereinigung mit dem zunehmenden Widerstandswert der Widerstände R6 und R7 würde, wenn nicht ausgeglichen, den Ausgangsstrom am Kollektor des Transistors q6 herabsetzen. Bei einerde voltage across diode D1 combined with the increasing resistance of resistors R6 and R7 would, if not balanced, decrease the output current at the collector of transistor q6. At a

zunehmender Temperatur nimmt jedoch der Wert von R8 zu, 30however, as the temperature increases, the value of R8 increases, 30th

während die Spannung über den Basis/Emitter-Ubergängen der Transistoren Q7 und Q9 abnimmt. Diese Änderungen gleichen nahezu völlig die Änderungen in den Temperaturkoeffizienten der Diode D1 und der Widerstände R6 und R7 aus, wodurch ein nahezu konstanter Strom an den Kollektorzonen der Transistoren Q7 und Q9 erhalten wird. In dem Masse, in dem die Temperaturstabilisierung nicht vollkommen ist, was z.B. auf eine Fehlanpassung der Temperaturkoeffi-while the voltage across the base / emitter junctions of transistors Q7 and Q9 decreases. These changes almost completely equal the changes in the temperature coefficients the diode D1 and the resistors R6 and R7 off, creating an almost constant current at the collector zones of transistors Q7 and Q9 is obtained. To the extent that the temperature stabilization is not perfect is what, for example, indicates a mismatching of the temperature coefficient

130047/0532130047/0532

PHA.1046 rf 16.1.81PHA.1046 rf 1/16/81

zienten der Einzelteile zurückzuführen ist, wird eine weitere Gegenkopplungsschleife von der Kollektorzone des Transistors Q7 zurück zu dem Übergang zwischen den Widerständen r6 und R7 in dem Emitterkreis des Differenzverstärkers gebildet. Ein etwaiges Ungleichgewicht der Schaltung, das eine Zunahme des Ausgangsstromes des Differenzverstärkers am Kollektor des Transistors Q6 zur Folge hat, würde z.B. auch zu einer Zunahme der Basissteuerspannung für den Transistor Q7 führen, wodurch der Kollektorstrom im Transistor Q7 zunimmt. Da die Kollektorzone von Q7 Strom von dem Emitterwiderstand R6 des Differenzverstärkers empfängt, wird durch jede Zunahme des Kollektorstroms durch Q7 ein Teil des Stromes, der sonst dem Differenzverstärker zugeführt werden würde, zu Erde abgeleitet, wodurch die ursprüngliche Zunahme des AusgangsStroms ausgeglichen wird. Der Rückkopplungsgrad, der für einen optimalen Temperaturausgleich in dieser Rückkopplungsschleife notwendig ist, kann dadurchis attributable to the individual parts, a further negative feedback loop from the collector zone of the Transistor Q7 back to the junction between resistors r6 and R7 in the emitter circuit of the differential amplifier educated. Any imbalance in the circuit that could result in an increase in the output current of the Differential amplifier at the collector of transistor Q6 would also result in an increase in the base control voltage for transistor Q7, for example, thereby causing the collector current in transistor Q7 increases. Since the collector region of Q7 receives current from the emitter resistor R6 of the differential amplifier receives each increase of the collector current through Q7 is part of the current that would otherwise be fed to the differential amplifier, derived to earth, which offsets the original increase in output current. The degree of feedback, which is necessary for an optimal temperature compensation in this feedback loop, can thereby

erhalten werden, dass das Verhältnis der Widerstände R6 20can be obtained that the ratio of resistors R6 20

und R7 passend gewählt wird, während der Wert von Ro + R7 konstant gehalten wird.and R7 is appropriately chosen while the value of Ro + R7 is kept constant.

Auf diese Weise wird durch Anwendung vonIn this way, using

Gegenkopplungsschleifen in den beiden Teilen der Differenzverstärkerschaltung sowie durch Anwendung einer 25Negative feedback loops in the two parts of the differential amplifier circuit as well as by applying a 25

Technik zum Ausgleichen von Temperaturkoeffizienten nach der vorliegenden Erfindung eine Konstantstromquellenschaltung mit Spannungs- sowie Temperaturstabilisierung erhalten.Technique for compensating temperature coefficients according to According to the present invention, a constant current source circuit with voltage and temperature stabilization obtain.

Obgleich die Erfindung insbesondere an HandAlthough the invention is particularly on hand

einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, wird es jedem Fachmann klar sein,dass verschiedene Abänderungen in bezug auf Form und Detail im Rahmen der Erfindung möglich sind.a preferred embodiment has been described, it will be clear to any person skilled in the art that various Changes in terms of form and detail are possible within the scope of the invention.

130047/0532130047/0532

L e. e r s e i t eL e. e r e i t e

Claims (1)

PHA. 1O46 V?f 16. 1 .81PHA. 1O46 V? F 16.1 .81 PATENTAXSPPATENTAXSP QSpa,imuii(;s- und temperaturstabilisierte KonstantomquelJ oiisclialtun/;' mit Speisespaiuiun^s- und Erduiigsklemmen, dadurch ,gekennzeichnet, dass sie entliält :QSpa, imuii (; s- and temperature-stabilized KonstantomquelJ oiisclialtun /; ' with food spaiun ^ s and earth clamps, characterized in that it contains: eine Difl'erenzvers tärkersclial tnng mit einer ersten 5a differential reinforcement ring with a first 5 und einer zweiten Eingangsklemme, einer ersten und einer zweiten Ausgangsklemrne , und einer Speises tromklemme ;and a second input terminal, a first and a second output terminal, and a supply current terminal; eine Be zugs spaimungs s chal cung , die eine Bezugs spannung· der ersten iOin^aiigsklemme des genannten Differenzverstärkers zuführt;a reference spaimungssolution, which has a reference voltage the first OK terminal of the said differential amplifier feeds; eine Spannungsstabilisierungsschaltung zum Ausgleichena voltage stabilization circuit for balancing von Änderungen in der der genannten Speisesparmungsklemme zugeführten Spannung, von der eine Eingangsklemme mit der genannten zweiten Ausgangsklenime des Differenzverstärkers und eine Ausgangsklemme mit der genannten zweiten 15of changes in the said feed saving terminal supplied voltage, of which an input terminal with said second output cycle of the differential amplifier and an output terminal with said second 15 Eingangsklemme des Differenzverstärkers gekoppelt ist;Input terminal of the differential amplifier is coupled; eine Temperaturstabilisierungsechaltung zum Ausgleichen ■von Änderungen in den Eigenschaften der Einzelteile der Schaltung mit Änderungen in der Temperatur, von der einea temperature stabilization circuit for compensating for changes in the properties of the individual parts of the circuit with changes in temperature, of which one Eingangsklemme mit der ersten Ausgangsklemme des genann-20 Input terminal with the first output terminal of the genann-20 ten Differenzverstärkers und eine Ausgangsklemme mit der genannten Speisestromklemme des Differenzverstärkers gekoppelt ist; undth differential amplifier and an output terminal with the called supply current terminal of the differential amplifier is coupled; and eine Ausgangsschaltung, von der eine Eingangsklemmean output circuit, one of which is an input terminal mit der genannten ersten Ausgangsklemme des Differenz-25 to said first output terminal of the differential 25 Verstärkers gekoppelt ist und eine Ausgangsklemme ein stabilisiertes Ausgangssignal mit konstantem Stromwert liefert.Amplifier is coupled and an output terminal a stabilized output signal with a constant current value supplies. 2. Stabilisierte Konstantstromquellenschaltung2. Stabilized constant current source circuit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte 30according to claim 1, characterized in that said 30 Differenzverstärkerschaltung einen ersten und einen zweiten Bipolartransistor vom gleichen Typ enthält, die je eine Basis-, eine Emitter und eine KollektorzoneDifferential amplifier circuit a first and a contains a second bipolar transistor of the same type, each of which has a base, an emitter and a collector zone 1 30047/05321 30047/0532 PHA.1046 W 16.1.81PHA.1046 W 1/16/81 -1--1- aufweisen, wobei die Emitterzone der genannten Transistoren miteinander verbunden sind, um die Speisestromklemme des genannten Differenzverstärkers zu bilden, während die Basiszonen des genannten ersten und des genannten zweiten Transistors die erste bzw. die zweite Eingangsklemme des genannten Differenzverstärkers und die Kollektorzonen des genannten ersten und des genannten zweiten Transistors die erste bzw. die zweite Ausgangsklemme des genannten Differenzverstärkers bilden, während die Schaltung weiter einen ersten und einen zweiten Widerstand enthält, die in Reihe zwischen der genannten Speisestromklemme des Differenzverstärkers und der Speisespannungsklemme der Schaltung angeordnet sind.have, wherein the emitter zones of said transistors are interconnected to the supply current terminal of said differential amplifier, while the base zones of said first and said second transistor, the first and the second input terminal of said differential amplifier and the collector zones of said first and said second transistor, the first and the second output terminal of the said differential amplifier, while the circuit further comprises a first and a second resistor contains, in series between said supply current terminal of the differential amplifier and the supply voltage terminal the circuit are arranged. 3· Stabilisierte KonstantStromquellenschaltung3 · Stabilized constant power source circuit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Bezugsspannungsschaltung zwei in Reihe geschaltete Dioden enthält, die mit gleicher Polarität zwischen der genannten ersten Eingangsklemme des DifferenzVerstärkers und der Speisespannungsklemme der Schaltung angeordnet sind. ■ · ■ according to claim 2, characterized in that said reference voltage circuit comprises two series-connected diodes arranged with the same polarity between said first input terminal of the differential amplifier and the supply voltage terminal of the circuit. ■ · ■ h. Stabilisierte Konstantstromquellenschaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Spannungsstabilisierungsschaltung enthält: H. Stabilized constant current source circuit according to claim 3 »characterized in that said voltage stabilizing circuit includes: eine Rückkopplungsverstärkerschaltung, von der einea feedback amplifier circuit, one of which Eingangsklemme mit der zweiten Ausgangsklemme des Diffe-25 Input terminal with the second output terminal of the Diffe-25 renzverstärkers und eine Ausgangsklemme mit der zweiten Eingangsklemme des Differenzverstärkers verbunden ist, während weiter darin noch ein Zwischenstromsummierknoten vorgesehen ist;amplifier and an output terminal with the second Input terminal of the differential amplifier is connected, while further there is an intermediate current summing node is provided; eine erste Stromquelle, die zwischen der Speisespannungsklemme der Schaltung und dem genannten Zwischenstromsummierknoten eingeschaltet ist und von der eine Eingangsklemme mit der ersten Eingangsklemme des Differenzverstärkers verbunden ist;
.. eine zweite Stromquelle, die zwischen der Speisespan-a first current source connected between the supply voltage terminal of the circuit and said intermediate current summing node and one input terminal of which is connected to the first input terminal of the differential amplifier;
.. a second power source, which is between the supply voltage nungsklemme der Schaltung und der zweiten Eingangsklemme des Differenzverstärkers eingeschaltet ist und von der eine Eingangsklemme mit der ersten Eingangsklemme desvoltage terminal of the circuit and the second input terminal of the differential amplifier is switched on and one input terminal of which connects to the first input terminal of the 130047/0532130047/0532 PHA.10^6 -4Ä- 16. 1.81PHA.10 ^ 6 -4Ä- 16. 1.81 Differenzverstärkers verbunden ist; undDifferential amplifier is connected; and eine dritte Stromquelle, die zwischen der ersten Eingangsklemme des genannten Differenzverstärkers unda third current source connected between the first input terminal of said differential amplifier and der Erdungsklemme der Schaltung angeordnet ist und von 5the ground terminal of the circuit and from 5 der eine Eingangsklemme mit dem genannten Zwischenstrom— summierknoten verbunden ist.the one input terminal with the named intermediate current— summing node is connected. 5· Stabilisierte Konstantstromquellenschaltung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Temperaturstabilisierungsschaltung einen dritten Bipolartransistor von einem dem des genannten ersten und des genannten zweiten Transistors entgegengesetzten Typ enthält, der eine Basis-, eine Emitter- und eine Kollektorzone aufweist, wobei die Basiszone des genannten dritten Transistors mit der ersten Ausgangsklemme des genannten Differenzverstärkers, die Emitterzone des genannten dritten Transistors mit der Erdungsklemme der Schaltung und die Kollektorzone des genannten dritten Transistors mit dem Verbindungspunkt des genannten erstenStabilized constant current source circuit according to claim h, characterized in that said temperature stabilizing circuit comprises a third bipolar transistor of a type opposite to that of said first and said second transistor having a base, an emitter and a collector region, the base region of the said third transistor to the first output terminal of said differential amplifier, the emitter region of said third transistor to the ground terminal of the circuit and the collector region of said third transistor to the junction of said first 2Q und des genannten zweiten Widerstandes verbunden ist, wobei diese Widerstände in Reihe geschaltet sind. 6. Stabilisierte Konstantstromquellenschaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Ausgangsschaltung einen vierte:. Bipolartransistor vom dem des genannten dritten Transistors gleichen Typ enthält, der eine Basis-, eine Emitter- und eine Kollektorzone aufweist, wobei die Basiszone des genannten vierten Transistors mit der ersten Ausgangsklemme des genannten Differenzverstärkers verbunden ist, die Emitterzone des genannten vierten Transistors mit der Erdungsklemme der Schaltung verbunden ist und die Kollektorzone des genannten vierten Transistorΐ die Ausgangsklemme der Konstantetromquellenschaltung bildet. 7· Stabilisierte Konstantstromquellenschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Rückkopplungsverstärkerschaltung einen fünften und einen sechsten Bipolartransistor vom gleichen dem des genannten ersten und des genannten zweiten Transistors2Q and said second resistor is connected, these resistors being connected in series. 6. Stabilized constant current source circuit according to claim 5 »characterized in that said Output circuit a fourth: Bipolar transistor from that of said third transistor contains the same type, which has a base, an emitter and a collector zone having the base region of said fourth transistor connected to the first output terminal of the called differential amplifier is connected, the emitter zone of said fourth transistor is connected to the ground terminal of the circuit and the collector zone of said fourth transistorΐ the output terminal of the Forms constant flow source circuit. 7 · Stabilized constant current source circuit according to claim 6, characterized in that said feedback amplifier circuit has a fifth and a sixth bipolar transistor of the same type said first and said second transistor 130047/0532130047/0532 PHA. 10^6 >3- 16.1.81PHA. 10 ^ 6> 3- 16.1.81 entgegengesetzten Typ enthält, die je eine Basis-, eine Emitter- und eine Kollektorzone aufweisen, wobei die Kollektorzone des genannten fünften Transistors mit der Basiszone des genannten sechsten Transistors verbunden ist, um den genannten Zwischenstromsummierknoten zu bilden, die Emitterzone des genannten fünften Transistors mit der genannten Erdungsklemme verbunden ist, die Basiszone des genannten fünften Transistors die Eingangsklemme der genannten Rückkopplungsverstärkerschaltung contains opposite type, each having a base, an emitter and a collector zone, the Collector zone of said fifth transistor connected to the base zone of said sixth transistor is to add to said intermediate current summing node form, the emitter zone of said fifth transistor is connected to said ground terminal, the Base zone of said fifth transistor is the input terminal of said feedback amplifier circuit bildet und die Kollektorzone des genannten sechsten Transistors die Ausgangsklemme der genannten Rückkopplungsverstärkerschaltung bildet, und wobei die genannte Rückkopplungsverstärkerschaltung weiter einen drittenand the collector region of said sixth transistor forms the output terminal of said feedback amplifier circuit and wherein said feedback amplifier circuit further forms a third zwischen der Basiszone des genannten fünften Transistors 15between the base region of said fifth transistor 15 und der Emitterzone des genannten sechsten Transistors eingeschalteten Widerstand, einen vierten zwischen der Emitterzone des genannten sechsten Transistors und der genannten Erdungsklemme eingeschalteten Widerstand undand the emitter region of said sixth transistor on, a fourth resistor between that Emitter zone of said sixth transistor and said ground terminal switched on resistor and __ einen fünften zwischen der Kollektorzone des genannten fünften Transistors und der Speisespannungsklemme eingeschalteten Widerstand enthält.__ a fifth between the collector zone of the said fifth transistor and the supply voltage terminal contains switched on resistor. 8. Stabilisierte Konstantstromquellenschaltung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die genannte erste, die genannte zweite und die genannte dritte Stromquelle je einen weiteren Bipolartransistor in Vereinigung mit einem in Reihe geschalteten Emitterwiderstand enthalten, wobei die Eingangsklemme jeder der genannten Stromquellen an der Basiszone des zugehörigen Transistors gebildet wird.8. Stabilized constant current source circuit according to claim 7 »characterized in that the said first, said second and said third current source each have a further bipolar transistor in association with a series emitter resistor, the input terminal of each of the called current sources is formed at the base zone of the associated transistor. 130047/0532130047/0532
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